改编自对 Phil Vanek 的采访。联合思考：未来病毒载体生产平台的成功标准。Cell Gene Therapy Insights 2018; 4 (10), 873-877.
临床成功推动的需求
载体生产的挑战和短缺都映射了这样一个事实，即这些产品在临床上都取得了巨大的成功。这份成功值得我们庆祝，与此同时也推动了载体的需求。为了满足载体需求，我们需要实现载体的工业化生产并重新思考：如何从过去使用烧瓶和开放式系统在小规模的转化临床中心中进行的工作，过渡到商业化生产和方法。
必须解决几个领域的问题。首先，工艺本身是最重要的：我们如何提高病毒生产效率？我们如何从平面培养转变为 3D 培养和悬液，以达到临床试验和商业化产品所需的更高规模？
最后，同其他任何工艺一样，我们需要查看整个工作流程，并尝试减少步骤，降低复杂度和工作量。同时，我们还必须依照药品生产质量管理规范 (GMP) 的要求改善材料的使用，例如化学成分明确的培养基的使用。最终，我们需要找出一种能实现高效生产，且种源符合监管要求的细胞系。
面向新平台设计的生产设施
我们的行业正在从转化中心向临床试验过渡，行业需求在不断增长。在取得商业上的成功之后，随着规模的不断扩大，我们必须将工业思维引入病毒载体的生产当中。
考虑到我们正处于过渡期，围绕着现有工艺设计的生产设施可能无法很好地适应未来 3 到 5 年内将要出现的技术。因此，我们很有必要使用开放式的设施保持生产的灵活性，设施的占地面积和平面图应该可重新配置，以便更好的适应即将出现的新平台。
这包括新的上游技术（例如生物反应器或其他扩大规模的方法）以及下游的纯化工艺。一切变化都将在未来 3 到 5 年内发生，而在当下预留出灵活性可能是最明智的做法。
向高效的 GMP 悬浮培养系统过渡
贴壁培养已经实现了非常高的效价和效率，但仍存在一个关键问题：这一技术包含多个手动步骤，例如细胞饲养和传代、从培养皿表面收获细胞，所以需要大量的人工。当我们寻求规模扩大时发现，这种培养系统对现有设施空间的需求越来越高。例如，在腺相关病毒 (AAV) 生产中，简单地从烧瓶升级到多层烧瓶无法帮助我们实现所需的 1015 至 1016 个病毒颗粒。因此，有必要升级到更高密度的培养系统。
回顾我们在生物制品行业中所看到的情况，该行业已从贴壁细胞类型培养的类型转变为中国仓鼠卵巢 (CHO) 悬浮细胞培养体系。这是行业实现商业化生产所需的高集中度和高生产率的唯一途径。
我们在探索悬浮培养平台的过程中面临的挑战是：即使细胞系经过改造可以在悬液中生长，它们仍然无法实现在贴壁培养时的细胞的生产率。尽管公认的是：需要转向“在较大的生物反应器进行悬浮培养”，但我们仍然没有解决生产效率问题。当我们努力实现这些 3D 培养系统时，仍需要持续解决围绕生物学、载体学以及所有可能因扩大规模而受到影响和发生改变的过程要素的问题。
变更要考虑整体流程
在考虑制造和生产时，我们必须将其视为一个连续体，一个整体的流程。单个步骤或单元操作会在整个流程中产生连锁反应。实际上，这个流程始于上游的载体学，也就是生产载体结构的设计——无论是用于目标基因还是其他包装和辅助。所有这些因素都会影响生产流程的整体效率。
重要的是，我们必须在制定生产策略时牢记这一点：每次变更或转移一个部分都会影响到流程的下一步。例如，从贴壁培养转变到悬浮培养或从分批生产转变到连续生产，都会影响我们所需的培养量、规模和进行培养的设施。它会促使我们重新考虑最初始裂解的细胞、明确原材料、通过一系列层析步骤来清理和纯化病毒颗粒，以便这些颗粒能够达到合格水平并可用于下游，一直到最终的灌装完成后的包装。我们所做的一切都会产生影响。随着我们转向化学限定的 cGMP、培养条件的变化、生物反应器或下游处理平台的扩大，上游和下游每一步的材料质量和效率都可能会受到影响。然后，最终必须对新流程进行验证。
同时，分析工具也是至关重要的，它可以用来评估我们在流程中所做的任何变更，但生产归根结底为采用更好的载体学，并提升设计和控制病毒载体生产的能力。然后，需要将这些改进结合到相互关联的流程中，以便优化每个步骤。我们必须始终考虑整个流程，才能实现目标，即生产出完全符合 GMP 规范和达到监管记录要求的高质量无污染产品。
标准化的好处
在细胞和基因治疗行业中，我们讨论了对标准的要求以及从如何更好地控制整个生产过程的原材料和工艺。因此，可以共享和传播的标准化的方法或平台肯定会有一定的价值。
但是，我们要问：“好”的生产是什么样的？什么是优质的载体？我们必须要记住，虽然目前生产的病毒有许多种，但主要的还是 AAV 和慢病毒。以病毒作为载体发挥治疗作用的一切，无论是具有改造作用的目标基因还是存在于细胞中的 CAR T 抗原，都可能会影响采用单一标准方式或方法的能力。
因此，我认为这个行业需要标准的方法或平台。但是挑战在于解决载体学中的可变性和差异性，这些因素会影响工艺的其余部分。
用有限的材料输入进行高效的工艺开发
我们经常听到一个挑战：工艺开发的成本十分高昂，尤其是在尝试扩大规模时。200 L AAV 的生产运行可能会非常昂贵，因此尝试优化和管理工艺变更（无论是从贴壁培养转变为悬浮培养，优化瞬时转染条件，还是优化构建的包装细胞系或建立稳定生产细胞系的方法）将需要之前提到的的高动态范围系统。
小规模进行工艺开发和评估的技术非常重要，便于我们放心地扩大到更大的生物反应器。同样，需要在整个目标规模上可预测地执行所有下游层析分析和过滤应用。
我们认为，开发高效工艺的关键在于拥有能够非常稳健、可靠且（最重要的是）可预测地扩展的技术。
如何确定改进的优先级
首先，这个过程中并不存在能够解决所有痛点的捷径。关于生产的下游，我们经常听到的一个问题就是最终过滤后产率较低。我们也听说，使用现有方法进行慢病毒生产，40% 的产率就被认为“很好”。如果我的生物制品在工艺结束时回收率仅有 40%，我不会认为自己非常成功，但这就是行业所处的现状。
在考虑变更时，我们需要优先考虑成本驱动因素最高（通常是劳动最密集）的工艺步骤，然后考虑回收率或生产效率最低的步骤。同时，我们还必须开始考虑可进行悬浮培养的细胞，以提高培养密度，在满足提高特定批次病毒颗粒产量之需，将会是一个关键因素。
其他需要改进的领域包括下游步骤和产品，例如亲和层析和离子交换，尤其是过滤步骤。每个因素都略有不同，并且我们需要具备全盘审视生产过程的能力。另外，具备以下能力或技术也同样重要：在生产过程中稳定易变的病毒颗粒，而不影响下游活力或感染性。
这里有几个单独的步骤：从工艺角度来看，经验法则在于找出是什么导致了成本、什么导致了效率损失，以及什么导致了工艺中的高人工需求和接触点。这些就是我们鼓励人们思考的地方。
解决人才缺口
人才缺口在所有细胞和基因治疗中都普遍存在。目前，这个领域里面经验丰富的人才不多，而且这个领域需要我们不断的学习。
在病毒和载体方面，生物工艺工业积累了丰富的经验。大多数的病毒生产看起来或感觉起来与生物制品的生产过程非常相似。因此，我们可以从已经相当成功的工艺中提取一些技能。正如前面提到的，我们面临的最大挑战是现在用于生产的许多工艺都来自转化中心。他们有迫切的需求，并建立了自己的载体核心以进行较小批量的生产。但是这些工艺不一定会轻易转化为工业化或商业规模的生产。
为了应对这些挑战，我们需要在病毒领域引入更多生物工艺人才。由于现在的病毒载体需求量很大，人才引进的工作正在进行当中。另外，还必须注重与临床和学术中心建立开放的沟通和伙伴关系，以支持培训计划。作为一个行业，我们需要建立卓越中心，在卓越中心去尝试现实世界中的技术。我们的最终目标是汇集人才，培训他人的同时也向他人学习。此外，我们还必须建立一个关键意见领袖网络，汇集那些有大规模实践经验的先行者作为意见领袖，以确保有一个志同道合的社区共同致力于解决大问题。
可扩展性、科学、生物学、制造、质量——所有这些都已经在其他行业有先例可循。因此，我们必须大量借鉴经验，并虚心学习。